2026届高三化学一轮复习 第4讲 镁、铝及其化合物

第4讲 镁、铝及其化合物 Chemistry Chemistry 一.镁及其化合物的性质 周期表中的位置 基态电子排布式 基态电子排布图 原子结构示意图 1s22s22p63s2 化学性质：：还原性，与O2、N2、H2O(g)、酸等反应,作还原剂 1.镁的结构与性质预测 Chemistry 2.镁的物理性质 具有______色金属光泽的固体，密度、硬度均较____，熔点较____，有良好的导____、传____和______性。 银白 小 低 电 热 延展 【了解】镁的存在： 镁蕴藏量丰富，在宇宙中含量第____，在地壳中含量丰度。含镁矿物主要来自白云岩、菱镁矿、水镁矿 、光卤石和橄榄石 等。海水、天然盐湖水也是含镁丰富的 资源。 八 Chemistry ①与非金属反应 A.镁条在中燃烧，发出耀眼的_____，生成白色固体物质，反应的化学 方程式为________________ 强光 点燃 3.镁的化学性质 应用：制作焰火、用信号弹、烟幕弹 Chemistry Mg3N2能与水剧烈反应生成Mg(OH)2沉淀，放出氨气，所以只能在干态下制取 3.镁的化学性质 B.镁条能与N2反应，化学方程式为 _________________________________ 点燃 镁在空气中燃烧得到MgO、C和的混合物 特别提醒 C.镁条能与Cl2反应，化学方程式为______________________________ Mg＋Cl2 MgCl2 点燃 ② 与二氧化碳反应 镁着火不能用CO2灭火 Chemistry ③与H2O反应： ________________________________ ④与H＋反应： ________________________________ Mg＋2H2O Mg(OH)2＋H2↑ 加热 (镁与冷水反应很慢，镁在沸水中反应较快)， 比钠反应慢。 Mg＋2H＋＝Mg2＋＋H2↑ 4.镁的用途：制造信号弹、照明弹和焰火；铝热反应的导热剂；镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件； 镁带与冷水（滴有酚酞） 镁带与热水（滴有酚酞） 考向1 镁及其化合物的性质与应用 典题1室温下,用质量和表面积相同的镁条各一片(已用砂纸打磨),分别探究不同条件下与水反应的实验(装置图如下),实验2的镁条放在尖嘴玻璃导管内并浸于蒸馏水中,实验3产生的浑浊物主要为碱式碳酸镁[mMg(OH)2·nMgCO3]。 大本P82 下列说法不正确的是(　　) A.实验1现象不明显,可能与Mg表面生成了难溶的Mg(OH)2有关 B.实验2比实验1现象更明显,可能是由于玻璃管空间狭小热量不易散失 C.实验3中HC破坏了Mg(OH)2在镁条表面的沉积,增大了镁与水的接触面积 D.由实验1和实验3可得出“碱性增强有利于加快镁与水反应速率”的结论 D 5.镁的制备——海水提镁 1 2 3 就地取材：碱来源于贝壳煅烧 循环思想：HCl等的循环利用 方程式的书写：写出1-3步发生的化学方程式 Chemistry 主要化学反应为： （1）制石灰乳： CaO＋H2O===Ca(OH)2 （2）沉淀Mg2+： Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2＋ （3）制备MgCl2： Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O （4）电解MgCl2： 5、镁的制取——海水提镁 氯化氢的作用抑制Mg2+的水解 应在或Ar氛围中冷却 【例2】 (2021·湖南卷)一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下: 下列说法错误的是(　　) A.物质X常选用生石灰 B.工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁 C.“氯化”过程中发生的反应为MgO+C+Cl2 MgCl2+CO D.“煅烧”后的产物中加稀盐酸,将所得溶液加热蒸发也可得到无水MgCl2 D Chemistry 二、镁的常见化合物 氧化镁[MgO]：熔点高，作耐火材料（镁坩埚，不能灼烧酸性固体）；胃酸中和剂等。 碱性氧化物: MgO+2H+=Mg2++H2O 氢氧化镁[Mg(OH)2]：难溶性弱碱，白色沉淀，受热分解；常用作酸中和剂 Mg(OH)2 MgO+H2O 氯化镁[MgCl2]：熔点比MgO低，电解其熔融盐冶炼镁；MgCl2固体干燥剂； 碳酸镁[MgCO3]：胃酸中和剂 MgCO3+2HCl=MgCl2+H2O+CO2↑ 【例3】MgO在医药上用作抗酸剂和轻泻剂，在化学工业中用作催化剂和制造镁盐的原料。某学习小组拟用氯化镁废液(主要成分是MgCl2，含Fe2＋、Fe3＋等杂质)制取MgO，部分流程如图所示。下列说法错误的是(　　) A．试剂1可为H2O2溶液 B．滤渣的主要成分为Fe(OH)3 C．操作③为蒸发结晶 D．将碱式碳酸镁在坩埚中灼烧可制得MgO C Chemistry 二.铝的结构与性质关系——地壳中含量最多的金属元素 一、铝 1.铝的结构与性质预测 位置：金属与非金属的交界处 两性：既有金属性，也有非金属性 周期表中的位置 基态电子排布式 基态电子排布图 原子结构示意图 三周期ⅢA族 化学性质：还原性，与O2、酸、碱、氧化物等反应,作还原剂，比Na、Mg弱 2.铝物理性质：金属通性 3.Al单质的化学性质 一、Al 3.Al单质的化学性质 与非金属单质反应 与O2反应 与Cl2反应 与酸反应 与强碱反应 常温下形成致密的氧化膜 氧化性酸 非氧化性酸 常温下遇冷的浓硝酸或浓硫酸钝化 遇稀硝酸生成NO。 2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ Al 铝热反应 现象：融化但不滴落；应用：铝金属制品。 本质以强制弱。 3.Al单质的化学性质 铝热反应 铝热剂： 铝粉和难熔金属氧化物（活泼性弱于铝） ①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，反应剧烈； ②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。 ①制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等； ②金属焊接，如野外焊接钢轨等。 4、铝的用途归纳 1. 物理性质 难溶于水，熔点高，硬度大 2. 化学性质 Al2O3 两性氧化物 与酸反应 与碱反应 二、 Al2O3 3.用途： 冶炼铝 耐火材料 刚玉：制红宝石和蓝宝石 耐火铝坩埚耐火管耐高温实验仪器 ＋3O2↑ 降低Al2O3熔融的温度 三、Al(OH)3 1.化学性质 Al(OH)3 两性氢氧化物 与酸反应 与碱反应 受热分解 三、Al(OH)3 2.制备 ①Al3＋与氨水反应（不用强碱）： ②向含 的溶液中通入过量的CO2： ③Al3＋与 发生相互促进的水解反应： 三、Al(OH)3 四、Al的其它化合物 1. 明矾 (1)明矾的化学式为： (2)明矾净水的原理：明矾溶于水时发生电离，电离方程式为____________________ ____________，其中Al3＋发生水解反应，产生____________，其吸附能力很强，可以吸附水中的悬浮杂质并形成沉淀，使水变澄清。 KAl(SO4)2·12H2O KAl(SO4)2===K＋＋ Al(OH)3胶体 1、AlCl3熔点、沸点都很______，且会_________ ，______溶于乙醚等有机溶剂，因为它是一种________型化合物。熔化的AlCl3不易导电，AlCl3晶体属于______晶体，故制备铝时______用AlCl3电解 2、AlCl3能与Cl－生成AlCl4-：AlCl3(aq)＋ Cl－(aq) = AlCl4-(aq) 3、与Al2Cl6类似，AlCl4-、Na3AlF6、Al(OH)4-中均存在配位键 低 易 升华 共价 分子 不 四、常见的铝盐 (2)AlCl3的结构与性质 4、AlCl3的蒸汽或处于熔融状态时，都以AlCl3________分子形式存在。AlCl3二聚分子的形成原因是铝原子的缺电子结构。AlCl3二聚分子结构示意图如图，其中每个铝原子均为______杂化，各有1条空的轨道，氯原子处于以铝原子为中心的四面体的4个顶点位置。分子中有桥式氯原子存在，桥式氯原子在与其中一个铝原子成σ键的同时，与另一个铝原子的空轨道发生配位，形成σ配位键。 二聚 sp3 5.常见的铝盐 (2)AlCl3的结构与性质 五、工业炼铝的流程 方案一：碱溶法 Al2O3 SiO2、Fe2O3 Fe2O3 ① ② ③ ④ ⑤ 过程① 过程② 五、工业炼铝的流程 方案一：碱溶法 Al2O3 SiO2、Fe2O3 Fe2O3 ① ② ③ ④ ⑤ 过程③ 过程④ 过程⑤ ＋3O2↑ 五、工业炼铝的流程 方案二：酸溶法 Al2O3 SiO2、Fe2O3 ① ② ③ 过程① 过程② 过程③ 【例4】 (2022·湖南卷改编)铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下: 下列说法错误的是(　　) A.采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率 B.吸收塔中反应产物是NaF和NaHCO3 C.合成槽中发生反应: 6NaF+Na[Al(OH)4]+4NaHCO3═Na3AlF6↓+4Na2CO3+4H2O D.滤液可回收进入合成槽循环利用 D 【例5】 铝土矿中主要含有Al2O3,还有少量Fe2O3、SiO2杂质,从铝土矿中冶炼金属铝的方法如图所示(步骤①、②、③中每步反应结束后经过过滤才进行下一步反应)。下列有关说法不正确的是(　　) A.电解熔融氧化铝制取金属铝时加入冰晶石的作用是降低氧化铝熔融所需的温度 B.步骤②的作用是除去母液1中的Fe3+和H+ C.步骤③生成沉淀的反应的离子方程式为[Al(OH)4]-+CO2═HC+Al(OH)3↓ D.将步骤①和步骤②顺序颠倒,再通入足量CO2也能得到氢氧化铝沉淀 D 拓展——稀土金属的广泛应用 【补充1】与沉淀生成有关的图像分析 (1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像(从上述转化关系中选择符合图像变化的离子方程式，下同) 操作 可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量 现象 立即产生白色沉淀渐多最多渐少消失 图像 _____________________________ 操作 偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量 现象 立即产生白色沉淀渐多最多渐少 消失 图像 _____________________________ (2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像 【例7】向含有HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl的混合溶液中(假设各1 mol)，逐滴加入NaOH溶液，沉淀的物质的量随NaOH溶液体积变化的图像如下。(假设Mg2＋、Al3＋结合OH－能力相同) 分析图像的变化情况，回答下列问题： (1)H＋、Al3＋、Al(OH)3、 四种微粒与OH－反应的先后顺序依次为_______________。 (2)依次写出各阶段的离子方程式： 2Mg＋CO22MgO＋C 实验1 实验2 实验3 镁条表面有微小气泡,且溶液较长时间无明显变化 镁条表面有较多气泡且产生气泡速率逐渐加快,溶液中无明显现象 镁条表面有大量气泡,溶液逐渐变浑浊 CaCO3CaO＋CO2↑ MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 4Al＋3O22Al2O3 2Al＋3Cl22AlCl3 2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 2Al2O3(熔融)4Al Al3＋＋2SO 2Al2O3(熔融)4Al $